《机器人驱动与运动控制实验》教学大纲

《机器人驱动与运动控制实验》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：22140122课程性质：专业必修课学分：1学分学时：16学时（实验16学时）先修课程：机器人驱动与运动控制后续课程：机器人操作系统、机器人编程与系统集成等适用专业：机器人工程专业开课单位：智能工程学院一、课程说明《机器人驱动与运动控制实验》是机器人工程专业的一门专业必修课，同时是《机器人驱动与运动控制》课程的实验部分。通过本课程的学习，使学生掌握交流异步电机、步进电机、伺服电机等常见电机的控制方法；熟悉变频器、伺服驱动器、运动控制器等的使用；从而进一步加深学生对运动控制系统的认识，培养学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力，为学习其他相关课程和从事相关技术工作打下良好的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：理解交流异步电机、步进电机、伺服电机等常见电机的工作原理、特点以及相关使用和控制方法。课程目标2：熟悉变频器、伺服驱动器、运动控制器等的使用方法，并能够利用相关设备设计要求相对复杂的运动控制系统，具备一定的动手实践能力和较强的综合应用能力。课程目标3：熟悉运动控制系统中常见的软硬件测试、开发工具的使用方法；了解我国相关技术和行业发展现状、理解相关国家标准、行业标准；培养学生的自主学习能力、创新意识、工匠精神、爱国情怀和劳动热情。三、课程目标与毕业要求《机器人驱动与运动控制实验》课程教学目标对机器人工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3掌握信号处理、控制理论、机器人工程等专业理论知识，用于解决分析机器人工程领域的复杂工程问题。课程目标1：理解交流异步电机、步进电机、伺服电机等常见电机的工作原理、特点以及相关使用和控制方法。M3.设计/开发解决方案3.3能够通过单元集成和优化，进行机械电子结构、智能算法、系统集成等部件的应用与设计。课程目标2：熟悉变频器、伺服驱动器、运动控制器等的使用方法，并能够利用相关设备设计要求相对复杂的运动控制系统，具备一定的动手实践能力和较强的综合应用能力。H5.使用现代工具5.3能够运用机器人工程仪器仪表，观测、分析相关设备与系统的特性，并理解其局限性。课程目标3：熟悉运动控制系统中常见的软硬件测试、开发工具的使用方法；了解我国相关技术和行业发展现状、理解相关国家标准、行业标准；培养学生的自主学习能力、创新意识、工匠精神、爱国情怀和劳动热情。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标实验1：交流异步电机变频调速实验内容：利用变频器对交流异步电机进行变频调速控制。实验要求：熟悉交流异步电机的工作原理及应用；掌握变频调速控制原理及变频器的使用方法；培养学生的动手实践能力、工匠精神和劳动热情。41、2、3实验2：步进电机控制实验内容：对步进电机进行速度和位置控制。实验要求：熟悉步进电机的工作原理及应用；掌握步进电机及驱动器的使用方法；培养学生的动手实践能力、工匠精神和劳动热情。41、2、3实验3：伺服电机控制实验内容：对伺服电机进行速度和位置控制。实验要求：熟悉伺服电机的工作原理及应用；掌握伺服电机及驱动器的使用方法；培养学生的动手实践能力、工匠精神和劳动热情。41、2、3实验4：运动控制系统综合应用实验内容：利用控制器对含有多个轴的运动控制系进行速度和位置控制。实验要求：熟悉运动控制系统的特点和概念；理解运动控制系统中轴的概念；掌握运动控制器及相关开发工具的使用；培养学生综合应用能力、工匠精神和劳动热情。41、2、3合计16五、教学方法及手段本课程以实验实践为主，注重培养学生的实践动手能力和综合应用能力。教学过程中设置课前、课中、课后三个环节，课前利用学习通发布线上预习资源，课中采用学生实操、教师演示和巡视指导为主，课后学生总结教师反馈。教学过程中采用演示、引导式教学等方法，培养学生自主学习能力和实践动手能力，激发学习热情和创新意识。六、课程资源1.推荐教材：（1）机器人教研室自编实验指导书。2.参考书：（1）吴贵文.运动控制系统（第2版）[M].北京:机械工业出版社.2022.（2）侯媛彬等.运动控制系统[M].西安:西安电子科技大学出版社.2018.（3）班华.运动控制系统（第2版）[M].北京:电子工业出版社.2019.3.期刊：（1）冯霞,刘萍.逆运动学与误差补偿的虚拟人运动控制研究[J].计算机仿真,2021,38(09):390-394.（2）崔建一,李福朋,雷贺龙等.PLC技术在轻工领域进行运动控制的特点与发展[J].现代制造技术与装备,2021,57(08):185-186.DOI:10.16107/ki.mmte.2021.0674.（3）张天宇,彭忆强,黄晓蓉等.脚轮式全向移动平台的运动控制设计与仿真[J].中国测试,2021,47(07):109-118+124.（4）时存,王莹,车玉秋.自主移动机器人运动控制与协调[J].决策探索(中),2020(12):57-58.（5）余暕浩.工业机器人智能运动控制方法的分析与研究[J].中国设备工程,2020(22):25-26.（6）HongchulKim,YoungJuneShin;JungKim;Designandlocomotioncontrolofahydrauliclowerextremityexoskeletonformobilityaugmentation[J],BMCMusculoskeletalDisorders,2015(16).4.网络资源：（1）装备自动化工程设计与实践./courses/course-v1:NPUX+20180702+sp/about.（2）电机与拖动./course/AYIT-1001794001．七、课程考核对课程目标的支撑本课程成绩由多个实验报告成绩的平均分评定。每份实验报告成绩由过程性考核成绩构成，分为实验预习、操作过程、结果分析三个阶段，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核实验预习30（1）根据实验预习情况进行考核。（2）在实验报告中，将分数段分为四级，依据完成程度不同在不同阶段打勾，批报告时给定总分。√√√12126操作过程40（1）对每位学生的课堂表现、实验操作情况、小组协作情况进行评定。（2）对每位学生的实验操作结果和数据记录情况进行评定。（3）根据评定结果，在操作成绩栏对应的四等级处打勾，批报告时给定总分。√√√16168结果分析30（1）根据每位学生针对实验结果的总结、分析及问题回答情况进行评定。（2）根据评定结果，在操作成绩栏对应的四等级处打勾，批报告时给定总分。√√√12126合计：100分404020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以实验预习、操作过程、结果分析等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：课程考核成绩由各次实验的平均成绩确定，其中单次实验成绩主要由实验预习、操作过程和结果分析三个方面评定，其比例为实验预习成绩占实验成绩的30%，操作过程成绩占实验成绩的40%，结果分析成绩占实验成绩的30%。抄袭别人实验报告，证据确凿的，该份实验报告成绩记为0分；未按规定及时上交的实验报告，该次实验成绩记为0分；无故旷课，需按规定补做实验，该次实验报告记60分，无故旷课2次及以上或者缺失报告2份及以上，本学期期末总成绩为“缺考”。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x>9090≥x>7070≥x≥60x<60实